精品解析：北京市十一学校2023-2024学年高三下学期5月月考物理试题

北京市十一学校2024届高三年级五月月考物理试题 总分：100分时间：90分钟命题人：王跃东王树超 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. X射线在医院可用于对病房消毒杀菌 B. 射线在工业上可用于检查金属部件内部有无裂缝 C. 无线电波从空气进入水中后波速会变大 D. 5G电磁通讯信号无法在真空中传输 【答案】B 【解析】 【详解】A．紫外线在医院可用于对病房消毒杀菌，故A错误； B．射线具有较强的穿透性，故工业上利用射线检查金属部件内部有无裂缝，故B正确； C．无线电波从空气进入水中后频率不变，波速会变小，故C错误； D．电磁波传播不需要介质，5G电磁通讯信号可以在真空中传输，故D错误。 故选B。 2. 如图所示，某次铀核裂变反应式为，反应产生的中子可能击中其它铀原子核从而引发链式反应，用、、分别表示、、核的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（ ） A. 链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积 B. 裂变产物的比结合能小于的比结合能 C. 该核反应过程中质量有所增加 D. 该核反应中放出的核能为 【答案】A 【解析】 【详解】A．链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积，故A正确； BC．比结合能越大越稳定，所以裂变产物的比结合能大于的比结合能，该核反应放出能量，所以反应过程产生质量亏损，故BC错误； D．设一个中子的质量为，该核反应中放出的核能为，故D错误。 故选A。 3. 一列横波在s时刻的波形如图1所示，M、N是介质中的两个质点，图2是质点M的振动图像，则下列说法中正确的是（ ） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的波速为0.2m/s C. 质点M与N的速度总相同 D. 质点M与N的位移总相同 【答案】A 【解析】 【详解】A．由图1可知s时刻，质点M向下振动，根据同侧法，可知该波沿x轴正方向传播，故A正确； B．由图1可知波的波长为，由图2可知波的周期为，该波的波速为 故B错误； CD．由图1可知，质点M与N相距半个波长，质点M与N的振动步调相反，质点M与N的速度总相反，质点M与N的位移总相反，故CD错误。 故选A。 4. 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示。则该气体（ ） A. 在状态a的内能小于在状态b的内能 B. 分子间平均距离在状态a时小于在状态b时 C. 在过程中，外界对气体不做功 D. 由状态过程中，气体向外界放热 【答案】D 【解析】 【详解】A．状态a、b的温度相同，则在状态a的内能等于在状态b的内能，选项A错误； B．状态a、b的温度相同，b态压强较大，则体积较小，则分子间平均距离在状态a时大于在状态b时，选项B错误； C．在过程中，体积减小，则外界对气体做功，选项C错误； D．由状态过程中，气体体积不变，W=0；温度降低，内能减小，根据热力学第一定律可知，Q<0，则气体向外界放热，选项D正确。 故选D。 5. 关于图中四幅图像的说法正确的是（　　） A. 甲图中，将带正电的小球靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成、两部分后，所带电荷量小于所带电荷量 B. 乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开 C. 丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内外表面感应出等量异种电荷，导体壳内空腔电场强度为0 D. 丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据电荷守恒定律，甲图中，将带正电的小球靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成、两部分后，所带电荷量等于所带电荷量，故A错误； B．根据静电屏蔽，乙图中，用金属网把验电器罩起来，使其内部不受影响，故带电金属球靠近验电器，箔片不会张开，故B错误； C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的外表面感应出等量异种电荷，内表面没有电荷，导体壳内空腔电场强度为0，故C错误； D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理，故D正确。 故选D。 6. 1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是（　　） A. 该卫星绕太阳运动周期大于地球公转周期 B. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 C. 该卫星在L2点处于平衡状态 D. 该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小 【答案】B 【解析】 【详解】A．该卫星可以保持与地球同步绕太阳做圆周运动，则该卫星绕太阳运动周期等于地球公转周期，选项A错误； B．该卫星在L2处绕太阳转动的半径大于地球的公转半径，根据 可知，该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度，选项B正确； C．该卫星在L2点绕太阳做圆周运动，不是处于平衡状态，选项C错误； D．该卫星所受太阳和地球引力的合力等于绕太阳做圆周运动的向心力，根据 该卫星在L2处转动半径大于在L1处的转动半径，可知该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处大，选项D错误。 故选B。 7. 如图所示，回旋加速器核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于方向垂直于盒底的匀强磁场中，不计粒子在电场中的时间，下列说法中正确的是（　　） A. 狭缝处所加交变电场的周期与该粒子在磁场中做圆周运动的周期相等 B. 若仅增大加速电压，可增大带电粒子射出时的动能 C. 若原加速粒子为质子，现仅将质子变为氦核，仍然可以获得加速 D. 因洛伦兹力不做功，该装置中粒子被加速获得的最大动能与磁场强弱无关 【答案】A 【解析】 【详解】A．在回旋加速器中，粒子每经过D型盒狭缝时都被加速一次，可见狭缝处所加交变电场的周期与该粒子在磁场中做圆周运动的周期相等，故A正确； BD．粒子在回旋加速器中的最大半径为D形盒的半径，由牛顿第二定律 故最大动能为 故增大加速电压，对最大动能无影响，但磁场强度增大，粒子被加速获得的最大动能增大，故B错误，D错误； C．仅将质子变为氦核，交变电场的周期不变，但粒子在磁场中的周期变为质子的2倍，故仅将质子变为氦核，不可以获得加速，故C错误。 故选A。 8. 如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在A点。用手将小球下压至B点，由静止释放，一段时间后，小球会与弹簧脱离，已知C点为AB的中点，则（ ） A. 小球运动至C点时，所受重力与弹力大小相等 B. 从B到A过程中，小球的动能一直在增大 C. 从B到A过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小 D. 从B到C过程弹簧弹力对小球做功大于从C到A过程弹簧弹力对小球做功 【答案】D 【解析】 【详解】A．小球的质量未知，小球运动至C点时，所受重力与弹力大小不一定相等，故A错误； B．从B到A过程中，加速度先向上，后向下，则小球的速度先增大后减小，动能先增大后减小，故B错误； C．从B到A过程中，弹簧的形变量逐渐减小，弹性势能一直减小，故C错误； D．因为从B到C过程弹簧的平均作用力大于从C到A过程弹簧的平均作用力，两过程位移大小相等，故从B到C过程弹簧弹力对小球做功大于从C到A过程弹簧弹力对小球做功，故D正确。 故选D。 9. 有一静电场，其电势φ沿x轴方向变化的图线如图所示。一个电子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴运动。下列说法正确的是（ ） A. 电子经过P点和Q点加速度大小相等、方向相反 B. 电子经过P点与Q点时，动能相等 C. 电子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等 D. 电子最远可沿x方向运动至5m处 【答案】B 【解析】 【详解】A．对于φ-x图象来说，斜率表示场强，由图可知图象在P点的场强大于在Q点的场强，所以粒子经过P点的加速度大于经过Q点的加速度，故A错误； B．由图可知，P、Q两点的电势相等，所以粒子从O点出发，到P点和到Q点电场力做功相等，因为粒子只受电场力作用，所以粒子经过P点和Q点时动能相等，故B正确； C．由上面A的分析可知，粒子经过P点和Q点时，所受的电场力大小不等，但是由B的分析可知速度相等，根据 P=Fv 可知，经过这两点时，电场力做功的功率不相等，故C错误； D．由图象可知，处电势为0，所以粒子在处电势能为0，由能量守恒可知电子最远可沿x方向运动至6m处，故D错误。 故选B。 10. 如图所示，一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端分别系有小球A和小球B，初始时A放在地面上。改变B的质量m，系统的加速度a、B落地时系统的总动能都随之发生改变。不计空气阻力、动滑轮质量及轮与轴间的摩擦力，重力加速度为g。下列图像中正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】 【详解】AB．设A的质量为，对A、B整体，根据牛顿第二定律有 可得 故A错误，B正确； CD．设B落地时下落的高度为，根据动能定理，B落地时系统的总动能 可知图像的纵截距小于零，故CD错误。 故选B。 11. 法拉第圆盘发电机示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两电刷P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，下列说法正确的是（ ） A. 若圆盘转动的角速度均匀增大，回路电流大小恒定 B. 若从上往下看圆盘逆时针转动，电刷Q电势高于P电势 C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小变化，则电流方向可能变化 D. 若圆盘转动角速度变为原来的2倍，则R的热功率也变为原来的2倍 【答案】B 【解析】 【详解】A．回路中的感应电动势为 回路电流大小为 可知若圆盘转动的角速度均匀增大，回路电流大小均匀增大，故A错误； B．若从上往下看圆盘逆时针转动，根据右手定则，电刷Q电势高于P电势，故B正确； C．若圆盘转动方向不变，角速度大小变化，根据右手定则，则电流方向不变，故C错误； D．若圆盘转动角速度变为原来的2倍，回路中的感应电动势变为原来的2倍，根据 可知R的热功率也变为原来的4倍，故D错误。 故选B。 12. 某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　） A. 若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大 B. 若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小 C. 若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大 D. 若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小 【答案】B 【解析】 【详解】AB．若接a，则电压表测路端电压，无法通过U-I关系图像测量电阻R的阻值，但可以测量电源的电动势和内阻，此时电流表内接，由于电压表分流的缘故，当电流表示数为零时，实际通过电源的电流并不为零，所以此时电源的内电压不为零，从而导致所作U-I图像的纵截距比电源的实际电动势偏小；当电压表示数为零时，电源的路端电压实际值就是零，即所作U-I图像的横截距等于真实值，则图像斜率的绝对值比真实图像的斜率的绝对值偏小，从而造成电源内阻的测量值与真实值相比偏小，故B正确； CD．若接b，则电压表并联在R和电流表两端，无法获取电源的路端电压信息，所以无法通过U-I关系图像测量电源的电动势和内阻，但可以测量电阻R的阻值，由于电流表分压的缘故，使得电压表示数比R两端电压的真实值偏大，而电流表示数就是通过R电流的真实值，所以R的测量值偏大，故CD错误。 故选B。 13. 如图1所示为一电容式加速度传感器。其工作原理是：平行板电容器固定在车上，极板水平，俯视图为矩形的极板正对面积为S，长度为2L，极板间距为d，一厚度与极板间距相同、质量为m的电介质板通过劲度系数为k0的弹簧连接在车上，充好电后将两极板与电源断开。车的加速度不同，电介质板进入极板间的长度就不同，电容器的电容就会发生变化，引起电压变化。通过监测极板间电压可以测量车的加速度，如图2所示为电压与加速度的关系图线，图中、分别为电介质板未进入电容器和全部进入电容器时的加速度。已知图1中的电容器可分为左、右两部分：左侧为填充有电介质板的平行板电容器，其电容值记为，右侧为无电介质的平行板电容器，其电容值记为。整个电容器的等效电容为。空气的相对介电常数，电介质板的相对介电常数。在一平直公路上，汽车匀速运动时，电介质板刚好填充一半的极板长度，此时电容器极板间的电压为；汽车以某一加速度匀减速刹车时，电容器极板间的电压变为。忽略一切摩擦阻力。下列说法正确的是（ ） A. 汽车刹车时，电容器的电容要比匀速行驶时的小 B. 汽车刹车时，运动方向向左 C. 汽车刹车的加速度大小为 D. 电容器的带电量为 【答案】C 【解析】 【详解】A．汽车匀速运动时，电介质板刚好填充一半的极板长度，此时电容器极板间的电压为；汽车以某一加速度匀减速刹车时，电容器极板间的电压变为，根据 由于电容器的电荷量不变，则汽车刹车时，电容器的电容要比匀速行驶时的大，故A错误； B．整个电容器的等效电容为 = 汽车刹车时，电容器的电容要比匀速行驶时的大，则弹簧长度变长，加速度向左，汽车运动方向向右，故B错误； CD．汽车匀速运动时，有 则 设汽车匀减速时弹簧形变的变化量为，加速度为a，根据牛顿第二定律可知 电容器极板间的电压变为，则有 解得 ；， 故C正确，D错误。 故选C。 14. 北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统。BDS利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，为了准确测定用户的三维空间坐标，这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实时定位，需处理3颗卫星同一时间的信息，这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息，卫星中会搭载高精度的原子钟，目前BDS中使用的氢原子钟由我国自主研制，其精度可达到3000万年的误差在1秒以内。BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座。同时，加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号传输使用的是频率范围为1.56GHz~1.59GHz的L波段电磁波。根据以上材料，下列说法正确的是（ ） A. 只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位 B. 地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样 C. 为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波 D. 10ns左右（1nss）的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级 【答案】D 【解析】 【详解】A．根据题意，在时间校准卫星上搭载氢原子钟且至少需要3颗定位卫星，才可实现对用户实时定位，故A错误； B．地球静止轨道卫星的周期相同，轨道半径必须一样，卫星的质量可以不同，故B错误； C．电磁波的波长越长，越容易发生衍射，能减少障碍物对信号的遮挡，根据 可知电磁波的波长越长，电磁波的频率越低，故为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，不可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波，故C错误； D．10ns左右的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差约为 故D正确。 故选D。 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 如图所示，某同学用该装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体S极从线圈中向上抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列操作说法正确的是（　　） A. 将磁铁S极匀速向下插入线圈的过程中，电流表的指针不偏转 B. 将磁铁S极加速向下插入线圈的过程中，电流表的指针向左偏转 C. 将磁铁N极从线圈中向上加速抽出的过程中，电流表的指针向右偏转 D. 将磁铁N极从线圈中向上匀速抽出的过程中，电流表的指针向左偏转 【答案】BD 【解析】 【详解】A．将磁体S极从线圈中向上抽出时，线圈内向上的磁通量减小，感应电流的磁场方向向上，观察到灵敏电流计指针向右偏转。将磁铁S极匀速向下插入线圈的过程中，线圈内向上的磁通量增大，感应电流的磁场方向向下，电流表的指针向左偏转，故A错误； B．将磁铁S极加速向下插入线圈的过程中，线圈内向上的磁通量增大，感应电流的磁场方向向下，电流表的指针向左偏转，故B正确； C．将磁铁N极从线圈中向上加速抽出的过程中，线圈内向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向向下，电流表的指针向左偏转，故C错误； D．将磁铁N极从线圈中向上匀速抽出的过程中，线圈内向下的磁通量减小，感应电流的磁场方向向下，电流表的指针向左偏转，故D正确。 故选BD。 16. 用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄1，使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。为了探究金属球的向心力F的大小与角速度ω之间的关系，下列说法正确的是______。 A. 应使用两个质量相等的小球 B. 应使两小球分别放在A、C位置 C. 应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上 【答案】AB##BA 【解析】 【详解】AB．根据向心力公式 可知影响向心力的因素有小球的质量m、旋转半径r、角速度ω，本实验探究金属球的向心力F的大小与角速度ω之间的关系，利用控制变量法，应该控制除向心力F与角速度ω以外的影响因素不变，即使用两个质量相等的小球，两小球分别放在A、C位置，控制小球旋转半径r不变，故AB正确； C．根据公式 可知皮带套在两边半径相等的变速塔轮上时，线速度v、旋转半径r相同，即角速度ω相同，本实验探究金属球的向心力F的大小与角速度ω之间的关系，故应角速度ω改变，故C错误。 故选AB。 17. 某实验小组利用如图所示的装置研究物体做匀变速直线运动的情况： （1）按如图1所示装置准备好器材后，先接通电源，然后释放小车，让它拖着纸带运动，得到如图2所示纸带，纸带上选取A、B、C、D、E、F、G七个计数点（相邻两个计数点间还有4个计时点未画出）打点计时器使用的交流电源的频率Hz，则打点计时器在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为______s。 （2）根据纸带上的信息可计算出：在打下计数点D时，小车运动的速度大小的测量值为______m/s；小车在砂桶的拉力作用下，做匀加速直线运动的加速度大小的测量值为______m/s2。（计算结果均保留3位有效数字） 【答案】（1）0.1 （2） ①. 0.801 ②. 2.00 【解析】 【小问1详解】 七个计数点（相邻两个计数点间还有4个计时点未画出）打点计时器使用的交流电源的频率Hz，相邻两计数点的时间间隔为 s=0.1s 【小问2详解】 [1] 在打下计数点D时小车运动的速度大小的测量值为 [2]根据逐差法有 =2.00 18. 某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻： （1）多用电表表盘如图1所示，某同学在完成机械调零后，准备测电阻，他进行如下操作，请帮助他完成以下实验步骤： ①将K旋转到电阻挡“×10”的位置。 ②将红、黑表笔短接，旋动______（填“S”或“T”），使指针对准电阻挡的______刻线（填“0”或“∞”）。 ③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，如图2中虚线所示，则应将K旋转到电阻挡“×______”的位置（选填1、100）。 （2）该同学在做好正确操作后，表盘指针如图2所示，则该电阻阻值为______Ω。 （3）图3是该实验小组绘制的多用电表内部电路图图中E是电池；、、、和是固定电阻，是可变电阻；表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位：欧姆×100Ω挡、直流电压1V挡、直流电压5V挡、直流电流1mA挡和直流电流2.5mA挡。 根据上述条件可得：______Ω，______Ω。 【答案】（1） ①. T ②. 0 ③. 100 （2）1900 （3） ①. 160 ②. 880 【解析】 【小问1详解】 ②[1][2]将红、黑表笔短接，旋动欧姆调零旋钮 T，使指针对准电阻挡的0刻线。 ③[3]将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，说明倍率挡选择过低，则应将K旋转到电阻挡“×100”的位置。 【小问2详解】 该电阻阻值为19×100Ω=1900Ω 【小问3详解】 [1]当接1时为2.5mA挡，接2时为1mA挡，则接2时由 联立解得 [2]此时电流表内阻 当接4时为直流电压1V挡，则 解得 R4=880Ω 19. 如图所示，小物块A沿光滑水平桌面以的速度匀速运动，与静止在水平桌面末端的小物块B发生碰撞，碰后两物块粘在一起水平飞出。已知小物块A、B的质量均为，A、B的飞出点距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度。求： （1）两物块碰后的速度的大小； （2）两物块碰撞过程中损失的机械能； （3）两物块落地点距离水平桌面末端的水平位移的大小。 【答案】（1）；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）碰撞过程，两物块组成的系统满足动量守恒，则有 解得 （2）两物块碰撞过程中损失的机械能为 （3）两物块在空中做平抛运动，竖直方向有 解得 两物块落地点距离水平桌面末端的水平位移的大小 20. 如图所示，边界MN下方存在垂直纸面的匀强磁场，粒子源P以恒定的速度v垂直于MN向磁场中发射质量为m、电荷量大小为q的带正电粒子，所有粒子均能到达粒子源左侧距离为d外的荧光板上，并被吸收，粒子所受重力及粒子间的相互作用力均忽略不计。 （1）定性画出粒子在磁场中的运动轨迹，并求磁感应强度的大小和方向； （2）求粒子在磁场中运动的时间； （3）已知单位时间内进入磁场的粒子数为n，求粒子对荧光板的平均作用力大小。 【答案】（1）轨迹图见解析；，方向垂直纸面向外；（2）；（3） 【解析】 【详解】（1）粒子运动的轨迹如图，由左手定则可知，磁场方向垂直纸面向外；根据 其中 解得 （2）粒子在磁场中运动的时间 （3）单位时间内进入磁场的粒子数为n，则∆t时间内打到荧光屏上的粒子质量 由动量定理 解得粒子对荧光板的平均作用力大小 21. 新型电动汽车在刹车时，电动机的线圈会充当“发电机”角色，由车轮带动来回收能量。为研究方便，发电机可抽象为如图1所示模型：两磁极间匀强磁场的磁感应强度大小为B、长方形线圈面积为S，匝数为n、整个线圈都处于磁场中，可绕转轴自由转动，线圈外接有阻值为R的纯电阻负载，忽略线圈的电阻。电动汽车的质量为M。 （1）若电动汽车刹车时受到的地面摩擦等阻力与发电机线圈转动提供的刹车制动力相比可以忽略，即该模型中，刹车时汽车受到的阻力完全由线圈转动导致，汽车失去的动能全部用来发电。 设在汽车刹车过程中某一时刻，线圈平面和磁场恰好平行，已知此时线圈转动角速度为，汽车在水平路面上的瞬时速度为。求此时： a．发电机工作回路中电功率的大小； b．汽车线圈提供的制动力的大小。 （2）若电动汽车受到地面摩擦阻力恒为f，线圈提供的制动力与线圈转动的角速度成正比，比例系数为k。经过时间，汽车的速度由减为0。 a．在图2中定性作出汽车刹车过程中速度随时间的变化图线； b．求汽车减速过程中发电机线圈转过的圈数N。 【答案】（1）a．；b．；（2）a．见解析；b． 【解析】 【详解】（1）a．由于该时刻线圈平面和磁场恰好平行，则线圈产生的电动势为 回路的电流为 则发电机工作回路中电功率的大小为 b．由于汽车失去的动能全部用来发电，则有 解得汽车线圈提供的制动力的大小为 （2）a．根据牛顿第二定律可得 由于线圈提供的制动力与线圈转动的角速度成正比，可知随着汽车做减速运动，角速度逐渐减小，线圈提供的制动力逐渐减小，汽车的加速度逐渐减小，所以汽车做加速度逐渐减小的减速运动，则汽车刹车过程中速度随时间的变化图线如图所示 b．汽车减速过程中，根据动量定理可得 其中 解得线圈转过的角度为 则汽车减速过程中发电机线圈转过的圈数为 22. 为了描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”矢量j。某点处的电流密度，大小为垂直于该点处电流方向上单位面积内的电流大小，方向为该点处的电流方向。 （1）如图1所示，圆柱形长直均匀金属导体的横截面积为S，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为I且分布均匀的电流。求导体内的电流密度大小。 （2）如图2所示，有一无限大的均匀导体区域，在其A点处埋有一球形电极，大小不计，大小为I的电流通过电极进入导体内，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处。 a．求导体内到电极距离为r的点处的电流密度的大小； b．欧姆定律的微观形式可表示为，即导体内某点处的电场强度与该处的电流密度方向相同，其大小亦成正比，比例系数为导体的电阻率ρ。球形电极A产生的电场类似于点电荷产生的电场。类比点电荷产生的电场，完成以下表格。 电荷q在真空中产生的电场（已知真空静电常数k） 电流I在导体中产生的电场（已知导体电阻率ρ） 电场强度E大小 ______ 电势φ（以无穷远处为零点） ______ （3）如图3所示，若在球形电极A通入电流的同时，从球形电极B将电流导出，导体中将产生类似图4的电场。若导体电阻率为，球形电极半径均为a，两球形电极球心间距，结合前两问中学到的知识，完成以下问题： a．当通入电流为I时，求两球形电极之间的电势差U； b．若电流由不计内阻的电源提供，并可通过滑动变阻器调节电流的大小，求滑动变阻器的阻值多大时，其消耗功率最大。 【答案】（1）；（2）a．；b．，；（3）a．；b． 【解析】 【详解】（1）根据电流密度的定义可知，导体内的电流密度大小为 （2）a．电流均匀分布在以电极为球心、r为半径的球面上，则导体内到电极距离为r的点处的电流密度大小 b．类比点电荷产生的电场，电流I在导体中产生的电场强度大小为 类比点电荷产生的电场，电流I在导体中产生的电势为 （3）a．两球形电极之间的电势差 由于，则 b．当滑动变阻器的阻值等于球形电极A、B间的电阻时，滑动变阻器消耗功率最大，此时滑动变阻器的阻值为 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $ 北京市十一学校2024届高三年级五月月考物理试题 总分：100分时间：90分钟命题人：王跃东王树超 第一部分 本部分共14题，每题3分，共42分。在每题的四个选项中，选出最符合题目要求的一项。 1. 关于电磁波，下列说法正确的是（ ） A. X射线在医院可用于对病房消毒杀菌 B. 射线在工业上可用于检查金属部件内部有无裂缝 C. 无线电波从空气进入水中后波速会变大 D. 5G电磁通讯信号无法在真空中传输 2. 如图所示，某次铀核裂变反应式为，反应产生的中子可能击中其它铀原子核从而引发链式反应，用、、分别表示、、核的质量，c为真空中的光速，下列说法正确的是（ ） A. 链式反应若能发生，铀原料的体积必须大于临界体积 B. 裂变产物的比结合能小于的比结合能 C. 该核反应过程中质量有所增加 D. 该核反应中放出的核能为 3. 一列横波在s时刻的波形如图1所示，M、N是介质中的两个质点，图2是质点M的振动图像，则下列说法中正确的是（ ） A. 该波沿x轴正方向传播 B. 该波的波速为0.2m/s C. 质点M与N的速度总相同 D. 质点M与N的位移总相同 4. 一定质量的理想气体从状态a开始，经、、三个过程后再回到状态a，其图像如图所示。则该气体（ ） A. 在状态a的内能小于在状态b的内能 B. 分子间平均距离在状态a时小于在状态b时 C. 在过程中，外界对气体不做功 D. 由状态过程中，气体向外界放热 5. 关于图中四幅图像的说法正确的是（　　） A. 甲图中，将带正电的小球靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成、两部分后，所带电荷量小于所带电荷量 B. 乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开 C. 丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内外表面感应出等量异种电荷，导体壳内空腔电场强度为0 D. 丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理 6. 1772年，法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出：两个质量相差悬殊的天体（如太阳和地球）所在同一平面上有5个特殊点，如图中的L1、L2、L3、L4、L5所示，人们称为拉格朗日点。若飞行器位于这些点上，会在太阳与地球共同引力作用下，可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步做圆周运动。若发射一颗卫星定位于拉格朗日L2点，下列说法正确的是（　　） A. 该卫星绕太阳运动周期大于地球公转周期 B. 该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度 C. 该卫星在L2点处于平衡状态 D. 该卫星在L2处所受太阳和地球引力的合力比在L1处小 7. 如图所示，回旋加速器核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成的周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于方向垂直于盒底的匀强磁场中，不计粒子在电场中的时间，下列说法中正确的是（　　） A. 狭缝处所加交变电场的周期与该粒子在磁场中做圆周运动的周期相等 B. 若仅增大加速电压，可增大带电粒子射出时的动能 C. 若原加速粒子为质子，现仅将质子变为氦核，仍然可以获得加速 D. 因洛伦兹力不做功，该装置中粒子被加速获得的最大动能与磁场强弱无关 8. 如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在A点。用手将小球下压至B点，由静止释放，一段时间后，小球会与弹簧脱离，已知C点为AB的中点，则（ ） A. 小球运动至C点时，所受重力与弹力大小相等 B. 从B到A过程中，小球的动能一直在增大 C. 从B到A过程中，弹簧的弹性势能先增大后减小 D. 从B到C过程弹簧弹力对小球做功大于从C到A过程弹簧弹力对小球做功 9. 有一静电场，其电势φ沿x轴方向变化的图线如图所示。一个电子（重力不计）从坐标原点O由静止释放，仅在电场力作用下沿x轴运动。下列说法正确的是（ ） A. 电子经过P点和Q点加速度大小相等、方向相反 B. 电子经过P点与Q点时，动能相等 C. 电子经过P点与Q点时，电场力做功的功率相等 D. 电子最远可沿x方向运动至5m处 10. 如图所示，一条不可伸长的轻绳跨过定滑轮，绳的两端分别系有小球A和小球B，初始时A放在地面上。改变B的质量m，系统的加速度a、B落地时系统的总动能都随之发生改变。不计空气阻力、动滑轮质量及轮与轴间的摩擦力，重力加速度为g。下列图像中正确的是（ ） A. B. C. D. 11. 法拉第圆盘发电机示意图如图所示。铜圆盘安装在竖直的铜轴上，两电刷P、Q分别与圆盘的边缘和铜轴接触，下列说法正确的是（ ） A. 若圆盘转动的角速度均匀增大，回路电流大小恒定 B. 若从上往下看圆盘逆时针转动，电刷Q电势高于P电势 C. 若圆盘转动方向不变，角速度大小变化，则电流方向可能变化 D. 若圆盘转动角速度变为原来的2倍，则R的热功率也变为原来的2倍 12. 某同学利用手边的实验器材设计了如图所示的测量电路，电阻R以及电源的电动势和内阻均未知，电压表左端的接线位置待定。不管接哪个接线柱，都可以通过改变滑动变阻器接入电路的阻值，获得多组数据，描绘出U-I关系图像（U、I分别为电压表和电流表的示数）。下列说法正确的是（　　） A. 若接a，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏大 B. 若接a，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏小 C. 若接b，利用该电路可测量电源的电动势和内阻，且测量值均偏大 D. 若接b，利用该电路可测量电阻R的阻值，且测量值偏小 13. 如图1所示为一电容式加速度传感器。其工作原理是：平行板电容器固定在车上，极板水平，俯视图为矩形的极板正对面积为S，长度为2L，极板间距为d，一厚度与极板间距相同、质量为m的电介质板通过劲度系数为k0的弹簧连接在车上，充好电后将两极板与电源断开。车的加速度不同，电介质板进入极板间的长度就不同，电容器的电容就会发生变化，引起电压变化。通过监测极板间电压可以测量车的加速度，如图2所示为电压与加速度的关系图线，图中、分别为电介质板未进入电容器和全部进入电容器时的加速度。已知图1中的电容器可分为左、右两部分：左侧为填充有电介质板的平行板电容器，其电容值记为，右侧为无电介质的平行板电容器，其电容值记为。整个电容器的等效电容为。空气的相对介电常数，电介质板的相对介电常数。在一平直公路上，汽车匀速运动时，电介质板刚好填充一半的极板长度，此时电容器极板间的电压为；汽车以某一加速度匀减速刹车时，电容器极板间的电压变为。忽略一切摩擦阻力。下列说法正确的是（ ） A. 汽车刹车时，电容器的电容要比匀速行驶时的小 B. 汽车刹车时，运动方向向左 C. 汽车刹车的加速度大小为 D. 电容器的带电量为 14. 北斗卫星导航系统（BDS）是我国自行研制的全球卫星导航系统。BDS利用时间测距方法进行导航定位。时间测距是通过定位卫星与用户间发出信号和接受信号的时间差计算出用户与卫星间的距离，为了准确测定用户的三维空间坐标，这就至少需要3颗定位卫星。而要做到实时定位，需处理3颗卫星同一时间的信息，这就再需要一颗时间校准卫星。为了获得准确的时间信息，卫星中会搭载高精度的原子钟，目前BDS中使用的氢原子钟由我国自主研制，其精度可达到3000万年的误差在1秒以内。BDS的空间段由若干地球静止轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和中圆地球轨道卫星三种轨道卫星组成的混合导航星座。同时，加入主控站、时间同步和监测站等若干地面站和用户终端实现导航。通常导航信号传输使用的是频率范围为1.56GHz~1.59GHz的L波段电磁波。根据以上材料，下列说法正确的是（ ） A. 只需在时间校准卫星上搭载氢原子钟就可实现对用户实时定位 B. 地球静止轨道卫星的质量、轨道半径必须一样 C. 为尽可能减少障碍物对信号的遮挡，可更换为频率范围为GHz∼GHz的远红外线波段电磁波 D. 10ns左右（1nss）的时间偏差会造成用户和卫星间的距离测量误差达到几米的量级 第二部分 本部分共6题，共58分。 15. 如图所示，某同学用该装置探究影响感应电流方向的因素，将磁体S极从线圈中向上抽出时，观察到灵敏电流计指针向右偏转。关于该实验，下列操作说法正确的是（　　） A. 将磁铁S极匀速向下插入线圈的过程中，电流表的指针不偏转 B. 将磁铁S极加速向下插入线圈的过程中，电流表的指针向左偏转 C. 将磁铁N极从线圈中向上加速抽出的过程中，电流表的指针向右偏转 D. 将磁铁N极从线圈中向上匀速抽出的过程中，电流表的指针向左偏转 16. 用如图所示的实验装置来探究影响向心力大小的因素。长槽横臂的挡板B到转轴的距离是挡板A的2倍，长槽横臂的挡板A和短槽横臂的挡板C到各自转轴的距离相等。转动手柄1，使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出两个球所受向心力的大小。为了探究金属球的向心力F的大小与角速度ω之间的关系，下列说法正确的是______。 A. 应使用两个质量相等的小球 B. 应使两小球分别放在A、C位置 C. 应将皮带套在两边半径相等的变速塔轮上 17. 某实验小组利用如图所示的装置研究物体做匀变速直线运动的情况： （1）按如图1所示装置准备好器材后，先接通电源，然后释放小车，让它拖着纸带运动，得到如图2所示纸带，纸带上选取A、B、C、D、E、F、G七个计数点（相邻两个计数点间还有4个计时点未画出）打点计时器使用的交流电源的频率Hz，则打点计时器在纸带上打下相邻两计数点的时间间隔为______s。 （2）根据纸带上的信息可计算出：在打下计数点D时，小车运动的速度大小的测量值为______m/s；小车在砂桶的拉力作用下，做匀加速直线运动的加速度大小的测量值为______m/s2。（计算结果均保留3位有效数字） 18. 某实验小组在实验室练习使用多用电表测电阻： （1）多用电表表盘如图1所示，某同学在完成机械调零后，准备测电阻，他进行如下操作，请帮助他完成以下实验步骤： ①将K旋转到电阻挡“×10”的位置。 ②将红、黑表笔短接，旋动______（填“S”或“T”），使指针对准电阻挡的______刻线（填“0”或“∞”）。 ③将两表笔分别与待测电阻相接，发现指针偏转角度过小，如图2中虚线所示，则应将K旋转到电阻挡“×______”的位置（选填1、100）。 （2）该同学在做好正确操作后，表盘指针如图2所示，则该电阻阻值为______Ω。 （3）图3是该实验小组绘制的多用电表内部电路图图中E是电池；、、、和是固定电阻，是可变电阻；表头的满偏电流为250μA，内阻为480Ω。虚线方框内为换挡开关，A端和B端分别与两表笔相连。该多用电表有5个挡位：欧姆×100Ω挡、直流电压1V挡、直流电压5V挡、直流电流1mA挡和直流电流2.5mA挡。 根据上述条件可得：______Ω，______Ω。 19. 如图所示，小物块A沿光滑水平桌面以的速度匀速运动，与静止在水平桌面末端的小物块B发生碰撞，碰后两物块粘在一起水平飞出。已知小物块A、B的质量均为，A、B的飞出点距离水平地面的竖直高度为，取重力加速度。求： （1）两物块碰后的速度的大小； （2）两物块碰撞过程中损失的机械能； （3）两物块落地点距离水平桌面末端的水平位移的大小。 20. 如图所示，边界MN下方存在垂直纸面的匀强磁场，粒子源P以恒定的速度v垂直于MN向磁场中发射质量为m、电荷量大小为q的带正电粒子，所有粒子均能到达粒子源左侧距离为d外的荧光板上，并被吸收，粒子所受重力及粒子间的相互作用力均忽略不计。 （1）定性画出粒子在磁场中的运动轨迹，并求磁感应强度的大小和方向； （2）求粒子在磁场中运动的时间； （3）已知单位时间内进入磁场的粒子数为n，求粒子对荧光板的平均作用力大小。 21. 新型电动汽车在刹车时，电动机的线圈会充当“发电机”角色，由车轮带动来回收能量。为研究方便，发电机可抽象为如图1所示模型：两磁极间匀强磁场的磁感应强度大小为B、长方形线圈面积为S，匝数为n、整个线圈都处于磁场中，可绕转轴自由转动，线圈外接有阻值为R的纯电阻负载，忽略线圈的电阻。电动汽车的质量为M。 （1）若电动汽车刹车时受到的地面摩擦等阻力与发电机线圈转动提供的刹车制动力相比可以忽略，即该模型中，刹车时汽车受到的阻力完全由线圈转动导致，汽车失去的动能全部用来发电。 设在汽车刹车过程中某一时刻，线圈平面和磁场恰好平行，已知此时线圈转动角速度为，汽车在水平路面上的瞬时速度为。求此时： a．发电机工作回路中电功率的大小； b．汽车线圈提供的制动力的大小。 （2）若电动汽车受到地面摩擦阻力恒为f，线圈提供的制动力与线圈转动的角速度成正比，比例系数为k。经过时间，汽车的速度由减为0。 a．在图2中定性作出汽车刹车过程中速度随时间的变化图线； b．求汽车减速过程中发电机线圈转过的圈数N。 22. 为了描述导体内电流的分布情况，人们定义了“电流密度”矢量j。某点处的电流密度，大小为垂直于该点处电流方向上单位面积内的电流大小，方向为该点处的电流方向。 （1）如图1所示，圆柱形长直均匀金属导体的横截面积为S，将其左、右截面接入直流电路，稳定后内部有大小为I且分布均匀的电流。求导体内的电流密度大小。 （2）如图2所示，有一无限大的均匀导体区域，在其A点处埋有一球形电极，大小不计，大小为I的电流通过电极进入导体内，在各个方向上均匀分散并流向无穷远处。 a．求导体内到电极距离为r的点处的电流密度的大小； b．欧姆定律的微观形式可表示为，即导体内某点处的电场强度与该处的电流密度方向相同，其大小亦成正比，比例系数为导体的电阻率ρ。球形电极A产生的电场类似于点电荷产生的电场。类比点电荷产生的电场，完成以下表格。 电荷q在真空中产生的电场（已知真空静电常数k） 电流I在导体中产生的电场（已知导体电阻率ρ） 电场强度E大小 ______ 电势φ（以无穷远处为零点） ______ （3）如图3所示，若在球形电极A通入电流的同时，从球形电极B将电流导出，导体中将产生类似图4的电场。若导体电阻率为，球形电极半径均为a，两球形电极球心间距，结合前两问中学到的知识，完成以下问题： a．当通入电流为I时，求两球形电极之间的电势差U； b．若电流由不计内阻的电源提供，并可通过滑动变阻器调节电流的大小，求滑动变阻器的阻值多大时，其消耗功率最大。 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $